Тампонажный цемент в строительстве: что это такое, где применяют, состав, технические характеристики

Что такое тампонажный цемент

Используется тампонажный цемент в основном в нефтедобывающей и газодобывающей промышленности. Разведённый с водой (сухая смесь разводится с водой в пропорции 2 : 1) состав имеет однородную текучую консистенцию без частиц более крупных фракций.

Мелкий помол и однородная смесь позволяют закачивать её насосами на определённую глубину, необходимую для защиты нефтяных и газовых труб.

Некоторое время разведённые тампонажный цемент сохраняет свою текучесть, потом быстро затвердевает даже при наличии контакта с водой.

• Таким образом вокруг труб образуются своеобразные защитные оболочки, препятствующие механическому воздействию подземных вод, смещению пластов пород и т.д.
• Прочная защита из застывшего тампонажного цемента не крошится, сохраняет свою монолитную структуру на протяжении длительного времени.
• Однородная текучая консистенция позволяет закачивать на значительную глубину, снизить давление на трубы, обеспечивая длительную работоспособность установки.

Особенности и состав тампонажного цемента

При изготовлении тампонажного цемента к используемой основе (измельчённым клинкеру, гипсу с добавками) предъявляются особые требования:

1. чрезвычайно тонкий помол, исключающий крупные или неравномерные фракции самой основы и добавок;
2. клинкера должно быть до 80 %. Из них – около 50 % силиката алита. Одна из составляющих – трёхкальциевый алюминат. Этот компонент вызывает уменьшение прочности, снижение морозостойкости, поэтому должен присутствовать в минимальных количествах;
3. наличие гипса (3 – 5%);
4. добавки для обеспечения специфических свойств (триэтаноламина, гематита, шпальта, магнетита, кварцевого песка).

Способы закачивания тампонажного раствора в затрубное пространство

Введение тампонажного материала в затрубное пространство осуществляется по двум схемам: обратный и прямой методы. Цементация затрубного пространства обратным способом проводится путем заливки смеси непосредственно между трубой и почвой. По мере заполнения пространства тампонажным составом, буровой раствор вытесняется через нижний конец трубы.

Прямой метод в свою очередь разделается на разные способы цементирования скважин, и каждый из них применяется в зависимости от технических возможностей и цели, которую нужно достичь цементированием.

Основные способы прямого способа тампонирования:

1. Одноступенчатое цементирование производится за один подход. Готовится полный объем цементирующего состава, вводится в трубу и накрывается пробкой. После этого в скважину под давлением запускается промывочная жидкость, пробка медленно опускается, и выдавливает цемент за пределы трубы;
2. Двухциклевое, или двухступенчатое цементирование скважин проводится, если по техническим причинам (большая глубина) приготовление полного объема раствора невозможно. При этом способе процесс осуществляется в два захода: цементирующий раствором заполняется сначала нижняя часть затрубного пространства, а затем верхняя. Второй этап работ может проводиться со значительным временным интервалом после окончательного схватывания первой порции раствора, или сразу же, без перерыва во времени;
3. Метод манжетного цементирования применяют в том случае, если нижний фрагмент трубы нужно изолировать, а цементированию подвергается только верхний участок скважины. Между обсадной колонной и почвой монтируется кольцо-манжетка, а в пространство над ним через отверстия в трубе нагнетаются тампонажные материалы.

Реферат патента 1996 года СПОСОБ УКЛАДКИ ТАМПОНАЖНОГО СЛОЯ В КОТЛОВАНЕ, ОГРАЖДЕННОМ ШПУНТОМ

Изобретение относится к области строительства, и в частности к укладке тампонажного слоя в шпунтовом ограждении. Технический результат — улучшение качества тампонажного слоя и снижение количества бетона в тампонажном слое. Бункер с бетонолитной трубой и закрытым водонепроницаемым затвором загружают бетоном из бетоносмесителя, переносят бункер в шпунтовое ограждение в место, где необходимо произвести бетонирование, и устанавливают бетонолитную трубу затвором на грунт. После этого расфиксируют затвор. Приподнимают бункер с бетонолитной трубой на высоту 0,5-0,6 диаметра трубы и укладывают порцию бетонной смеси, равную объему бункера в нужном месте. После укладки порции бетонной смеси бункер с бетонолитной трубой извлекают, закрывают водонепроницаемый затвор и загружают бункер бетонной смесью, после чего процесс повторяется. 5 ил.

Similar Documents

Publication	Publication Date	Title
ATE101419T1 (de)	1994-02-15	Verfahren zum sanieren von schaechten durch auskleiden.
NO301896B1 (no)	1997-12-22	Burkonstruksjon for anvendelse på et sted hvor den vil bli fylt med partikkelmateriale, og fremgangsmåte til å frembringe et bygningselement på en anleggsplass
CN108638322A (zh)	2018-10-12	一种装配式建筑中预制柱混凝土浇筑方法
RU93019789A (ru)	1997-02-20	Способ укладки тампонажного слоя из подводного бетона в шпунтовом ограждении
CN105951842B (zh)	2018-03-30	筏板下反梁聚苯板胎膜施工方法
KR0178708B1 (ko)	1999-04-01	자연석을 이용한 콘크리트 양면 블록의 제조방법
JPS63233120A (ja)	1988-09-28	木造建築の基礎工法
JPH03257215A (en)	1991-11-15	Pile constructing method
JP3292996B2 (ja)	2002-06-17	鉄骨建屋内における土間床の施工方法
JP3230147B2 (ja)	2001-11-19	流動化処理土施工構造体及びその構築方法
JP2802815B2 (ja)	1998-09-24	堤体構造
KR102307464B1 (ko)	2021-10-06	하천 보호용 설치 구조물
SU1560710A1 (ru)	1990-04-30	Способ подводного бетонировани бетонами с химическими добавками
SU1629372A1 (ru)	1991-02-23	Способ возведени бетонной плотины
RU2037603C1 (ru)	1995-06-19	Устройство для бетонирования набивных свай
RU2064997C1 (ru)	1996-08-10	Способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом
SU1583516A1 (ru)	1990-08-07	Способ строительства противофильтрационной монолитной бетонопленочной облицовки откосов
JPH0759810B2 (ja)	1995-06-28	基礎用地盤改良工法
JPS61142219A (ja)	1986-06-30	大水深セルの建設方法
JP3341541B2 (ja)	2002-11-05	埋設物の埋戻し工法
CA1135572A (en)	1982-11-16	Surface finishes for rigid structures
SU1449348A1 (ru)	1989-01-07	Способ бетонировани монолитных конструкций
Williams BSc FICE FIStructE	1983	Basic facts about concrete—design and constituents
JPH0967890A (ja)	1997-03-11	勾配コンクリートの施工方法
JPS6070241A (ja)	1985-04-22	下水道管渠布設工法

Виды тампонажного цемента

Основные – облегчённый и утяжелённый. Производят на одинаковой основе при помощи разных добавок, снижающих плотность раствора.

• Для облегчённого цемента используют трепел, алюмосиликаты, золу, диатомит. Наименее плотный раствор получают путём добавления алюмосиликатов, каолина. Такие растворы просты для закачивания.
• С высокой адгезией к поверхности, которую они окружают. Хорошо заполняются пустоты скважины. Используют при бурении на болотах, песчаных грунтах, глубоких (более 2000 м) скважин.
• Утяжелённый тампонажный цемент применяют для работы в высокотемпературных скважинах. Добавками являются специальные концентраты железной руды мельчайшего помола.
• В состав также входит пластификатор, улучшающий эластичность, текучесть бетона. Обычно это ацетально-спиртовый стабилизатор.

Используют гигроскопический цемент, в состав которого добавляют триэтаноламин – для улучшенного взаимодействия составляющих, также для регулирования скорости застывания бетона.

Песчанистый раствор облегчают кварцевым песком, гипсом. Для того, чтобы лучше защитить трубы от грунтовых вод, с большим количеством солей, применяют солестойкий цемент.

Специальные обозначения

Существуют специальные обозначения, позволяющие определить вид цемента, изучив его упаковку:

• I – так обозначают бездобавочный ПЦТ (портландцемент тампонажный);
• I-G – цемент, в котором отсутствуют добавки, но при его использовании нужно придерживаться определённых установленных требований: соотношение воды и цемента – 0, 44%;
• I-H – добавок нет, но соотношение воды и цемента должно быть 0,38;
• II – в составе имеются минеральные добавки;
• III – ПЦТ облегчённый (Об) и утяжелённый (Ут) со специальными добавками, изменяющими плотность раствора.

Классифицируются составы температурам, при которых их можно использовать:

• для условий с пониженной и нормальной температурой (15 — 50 градусов);
• умеренная (51 – 100);
• повышенная (101 – 150).

При сложных атмосферных явлениях – резких перепадов температуры, обильных осадков – имеет значение такое качество бетона как сульфатостойкость. Существует обычный бетон, сульфатостойкий (СС), высокосульфатостойкий (СС1), умеренный (СС2).

В нефтедобывающей промышленности используют облегчённые с инертными экологическими минеральными добавками, стекловолокном, позволяющие ускорить и улучшить добычу ценных природных ископаемых.

Состав и особенности

Чтобы улучшить свойства материала, можно дополнять его различными минеральными элементами, которые в сумме будут составлять не более 12% от общей массы. Должно быть не больше 10% известняка, шлаков — до 20%.

Условия, нормы веществ и предназначение для тампонажного цемента записаны в ГОСТ 1581. Тип веществ определяется процентной долей огнеупорных примесей и остальных компонентов. Рецепт готового цемента может варьироваться в зависимости от производителя.

Особенности тампонажного цемента:

• мельчайший помол;
• ускоренный процесс затвердевания;
• повышенная механическая прочность и жесткость;
• при разбавлении водой консистенция отличается от таковой у других видов цемента.

К показателю текучести есть повышенные требования в строительных нормах и правилах. Скорость перемещения раствора цемента должна достигать 1,5 м/с при небольших размерах технологических отверстий. Из-за чрезвычайно высокого давления в местах использования такого состава песок, арматура, опалубка, щебень не добавляются. Поэтому вяжущее является единственным компонентом.

Особенности применения такого состава обусловливают высокие требования к нему как к строительному материалу. Он должен понижать оказываемое давление на трубопровод или другую часть, которая подвергается изоляции. Кроме того, тампонажный раствор должен обладать большей скоростью застывания, которая достигается за счет ввода различных добавок во время изготовления.

Что такое тампонажный слой бетона

Для создания тампонажного слоя бетона используется специальная технология. Сначала на стены здания наносится слой гидроизоляционного материала, который предотвращает проникновение влаги в конструкцию здания. Затем на эту поверхность наносится смесь из цемента, песка и воды, которая затем тщательно уплотняется.

Тампонажный слой бетона имеет несколько важных функций. Во-первых, он обеспечивает прочность стены и предотвращает ее деформации в условиях вибрации, ветра и других воздействий. Во-вторых, тампонажный слой бетона служит шумоизоляцией, предотвращая проникновение звука извне и пос…сху и холодно в жару. В-третьих, тампонажный слой бетона является препятствием для проникновения вредоносных веществ (например, газа) в здание.

Тампонажный слой бетона является неотъемлемой частью строительных конструкций и используется во многих типах зданий. Его правильное выполнение играет важную роль в обеспечении прочности, устойчивости, теплоизоляции и звукоизоляции зданий.

Метод непрерывного бетонирования

Обеспечивает отменное качество сооружений. Но из-за технологических и организационных трудностей к методу непрерывного бетонирования прибегают редко — ведь не всегда возможно исключить образование рабочих швов.

Рабочий шов — стык между уже затвердевшей и новой смесью. Образовывается из-за перерывов в процессе подачи смеси. Формируется рабочий шов при условии, что перерыв в работе составлял более 6 часов (в среднем).

Бетон подается до тех пор, пока он полностью не заполнит бетонированную емкость. То есть первый слой бетона укладывается от начала работ до полного завершения бетонирования. А второй слой укладывается до момента схватывания первого слоя.

Оборудование для цементирования

Технологический процесс невозможно провести без специализированного оборудования. Это громоздкие механизмы, которые имеются в распоряжении центра цементирования скважин.

Оборудования для тампонажных работ:

• Смесительные машины для замешивания раствора;
• Цементировочные механизмы для продавливания раствора в ствол;
• Цементировочная головка для промывки ствола;
• Заливочные пробки.

Кроме этого, используются другие инструменты и приспособления, выполняющие подсобную, но не менее важную роль в цементировании. К ним относятся шланги, манометр и краны высокого давления, вибраторы и прочее. Оборудование транспортируется на платформах грузового автотранспорта, а для его запуска и работы с ним используется двигатель машины.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Info

Publication number

RU93019789A

RU93019789A

RU93019789/33A

RU93019789A

RU93019789A

RU 93019789 A

RU93019789 A

RU 93019789A

RU 93019789/33 A

RU93019789/33 A

RU 93019789/33A

RU 93019789 A

RU93019789 A

RU 93019789A

RU 93019789 A

RU93019789 A

RU 93019789A

Authority
RU
Russia

Prior art keywords

concrete
hopper
pipe
laying
underwater concrete

Prior art date
1993-04-15

Application number
RU93019789/33A
Other languages

English (en)

Other versions

RU2064997C1
(ru

Inventor
С.А. Левин
Original Assignee
Мостостроительный отряд N 18
Filing date
1993-04-15
Publication date
1997-02-20

1993-04-15Application filed by Мостостроительный отряд N 18
filed

Critical

Мостостроительный отряд N 18

1993-04-15Priority to RU93019789A
priority

Critical

patent/RU2064997C1/ru

1993-04-15Priority claimed from RU93019789A
external-priority

patent/RU2064997C1/ru

1996-08-10Application granted
granted

Critical

1996-08-10Publication of RU2064997C1
publication

Critical

patent/RU2064997C1/ru

1997-02-20Publication of RU93019789A
publication

Critical

patent/RU93019789A/ru

Зачем проводить цементирование

Тампонирование скважин позволяет вытеснить буровой раствор цементным, обеспечить прочность конструкции и довести ее до рабочего состояния.

Цементирование скважин преследует три основные цели:

1. Укрепление обсадной трубы;
2. Предотвращение коррозии трубы под действием почвенных вод;
3. Предупреждение смешивания воды разных уровней.

Когда заполнение труб раствором производится с целью ликвидации скважины, а не запуска ее в действие, производится ее цементация – процесс, имеющий различия с цементированием. Хотя это два типа работ с отличиями в технологическом процессе, оборудование для цементации и цементирования может использоваться одинаковое.

Виды тампонажных слоев бетона

1. Слой бетона на основе портландцемента. Это самый распространенный вид тампонажного слоя бетона. Он обладает высокой прочностью и долговечностью, хорошо сопротивляется воздействию влаги и механическим нагрузкам. Такой слой часто применяется в качестве защитного слоя для арматурного каркаса здания.

2. Слой бетона с добавками. Для улучшения характеристик тампонажных слоев бетона в них могут быть добавлены различные компоненты. Например, для повышения прочности и водонепроницаемости слоя бетона можно использовать добавки из полимерных волокон или специальных присадок. Это позволяет улучшить эксплуатационные характеристики тампонажного слоя и повысить его долговечность.

3. Слой бетона с армированием. В некоторых случаях тампонажный слой бетона может быть армированным. Для этого в него вкладывается арматурный каркас из стальных стержней или сетки. Армирование позволяет увеличить прочность и устойчивость тампонажного слоя к механическим нагрузкам. Такой слой используется при возведении зданий, подверженных высоким нагрузкам или в зонах с повышенной сейсмической активностью.

4. Слой бетона с теплоизоляцией. Для теплоизоляции тампонажного слоя бетона на его поверхность наносятся специальные материалы, такие как пенополистирол или минеральная вата. Эти материалы снижают теплоотдачу через стены здания и позволяют сэкономить на отоплении помещений. Такой слой используется в строительстве жилых домов и офисных зданий.

Таким образом, выбор видов тампонажных слоев бетона зависит от требуемых характеристик и условий эксплуатации здания. Компетентное проектирование и правильное выбор материалов помогут создать надежную и долговечную тампонажную конструкцию.

Метод безнапорного бетонирования

К такому бетонированию прибегают в случаях, когда по проекту бетонирования сооружения в шахтах для ограждения монтируются трубы. Суть:

1. Пространство, которое бетонируется, ограждается опалубкой.
2. В него вертикально монтируются шахты с решетчатыми стенками — сварные металлические конструкции.
3. В опалубке размещают крупнозернистый наполнитель (щебень, камень и т. д.).
4. По завершению засыпки наполнителя в шахтах размещают трубы для дальнейшей заливки смеси.

При методе безнапорного бетонирования смесь растекается в наполнителе под своим же весом. То есть оборудование для создания напора (давления, нагнетания вещества) не применяется.

По мере заполнения шахты смесью трубы поднимают, предотвращая попадание в них влаги или воздуха извне. Такой результат достигается за счет контроля углубления трубы на глубине порядка 80 см (или больше).

Радиус эффективности труб при методе безнапорного бетонирования определяется бетонированием опытных блоков. На практике этот радиус составляет:

• до 2 метров при использовании щебенчатого наполнителя;
• до 3 метров при применении каменного наполнителя.

Метод напорного бетонирования

Суть метода заключается в постоянном нагнетании бетона насосным оборудованием, создающим гидродинамическое давление. В результате формируется пригрузочный слой раствора. Его высота зависит от:

• состава раствора;
• консистенции;
• поперечного сечения.

Метод напорного бетонирования применяется при работе с буронабивными сваями, строительстве конструкций типа «стена в грунте». Также способ оправдан при укреплении фундамента для дальнейшего его применения для спецоборудования, колонн в помещении и т. п.

Если прибегать к методу напорного бетонирования в траншеях с глиной, он обеспечит освобождение каркаса арматуры от глиняного слоя. Обусловлено это трением шланга восходящего слоя и верхней части слоя раствора, которая в дальнейшем убирается из конструкции.

Как выбрать тампонажный цемент

Первоначальное значение имеют геологические пласты и их особенности: состав, структура, подвижность

Важно также количество, скорость перемещения грунтовых вод, уровень солей в них. Цемент также выбирают в зависимости от глубины скважины, её температуры

Особо значимы характеристики сухой цементной смеси. Она должна быть свежей, хранящейся в специально созданных, постоянно поддерживаемых условиях. Это могут обеспечить крупные магазины, фирмы, занимающие продажей и доставкой качественных строительных материалов.

Правильно выбранный тампонажный цемент позволит повысить эффективность работы, избежать поломок установок, быстро справиться с поставленной задачей

Основные технические характеристики

Они будут зависеть от типа вяжущего вещества, производителя и наличия или отсутствия добавок.

Эксплуатационные характеристики:

1. Механическая прочность спустя 8 часов достигает 2,1-10,3 МПа в зависимости от температуры. Максимальный показатель наблюдается при 60 °С.
2. Жесткость на изгиб варьируется в диапазоне 0,7-3,5 и зависит от производителя и марки.
3. Остаточная масса на сите с сетью №0,08 — не более 15%.
4. Удельная поверхность — не больше 270 м²/кг.
5. Показатель отделения влаге не должен превышать 10.
6. Растекаемость под действием влаги варьируется в зависимости от вида. Непластифицированный тампонажный цемент может растекаться со скоростью до 200 мм. Пластифицированный — до 220.
7. Состав застывает до консистенции 30 за 90 минут и больше.

Все характеристики должны быть приведены в пометке изготовителя вместе с информацией о дате производства. Портландцемент теряет свойства через полгода или под действием воздуха.

Скорость затвердевания будет зависеть от температурных показателей в скважине и процента щелочных веществ в составе. Если температура превышает 60 °С, время застывания может меняться.

Технология проведения работ

Как отмечалось выше, с целью достижения отличных показателей крайне важно шепетильно выполнять технологический процесс и делать работы в строгом соответствии с требованиями, каковые будут изложены ниже

Применение штырей либо шпонок

Устройство набетонки без каких-либо дополнительных удерживающих элементов достаточно рискованно, поскольку кроме того минимальный сдвиг слоев относительно друг друга убирает эффект монолита всецело. В этом случае несущая свойство будет складываться из совместной деформации слоя и плиты, а это значение существенно ниже.

Сам процесс работы имеет следующие изюминки:

С целью достижения наилучшего результата принципиально важно применять лишь тяжелый бетон, марок М250 и выше. В этом случае прочность имеет основополагающее значение, цена этих вариантов больше, но и уровень качества несоизмеримо выше

Второй очень важный элемент – усиленная арматура. Она делает конструкцию многократно прочнее, помимо этого, арматурный пояс сокращает показатель усадки, что кроме этого содействует более прочному сцеплению материалов и придает дополнительную стабильность.

• Одним из самых распространенных способов не допустить сдвиг набетонки есть установка штырей из арматуры маленькой высоты. Они вставляются в просверленные в плите отверстия через равные промежутки и действуют как нагели, мешая смещению плиты и усиливающего слоя, относительно друг друга. Данный вариант сопряжен с весьма трудоемкими работами по сверлению бетона и забивке стержней.
• Имеется еще один, более несложный метод предотвращения сдвига слоя: через равные промежутки по всей поверхности высверливаются отверстия глубиной около 5 см. В ходе заливки бетона раствор заполняет все пустоты, что по окончании застывания разрешает создать необычные шпоночные соединения, каковые делают усиливающий слой и плиту единым целым.

Ввиду того, что толщина слоя может варьироваться в пределах 10 мм, при проектировании закладывается слой минимум в 50 мм. Исходя из этого, и направляться рассчитывать, как возрастет нагрузка на конструкции, и целесообразно ли проводить комплекс мероприятий.

Создание усиленной конструкции

Время от времени ни один из перечисленных выше вариантов не подходит ввиду того, что плиты тонкостенные и ставить в них штыри либо делать отверстия под шпонки достаточно сложно.

В этом случае имеется пара вариантов, благодаря которым возможно придать дополнительную прочность цементной конструкции:

В случае если имеется такая возможность, то возможно подвести под плиты железные опоры, каковые или заводятся в стенки и укрепляются подкосами, или ставятся на стойки. Балки ставятся в поперечном направлении, именно поэтому нагрузка на пролет делится на 4-5 точек вместо двух.

https://youtube.com/watch?v=J13W6qLCUfo

Еще один хороший метод –вскрытие нескольких пустот на всей протяженности и введение в них ребра жесткости плоского сечения. Таковой метод разрешает существенно усилить армирование и расширить площадь соприкосновения бетона с плитой, поскольку раствором заполняются все вскрытые пустоты.

Добавки для улучшения тампонажных растворов

Чтобы улучшить эксплуатационные качества раствора,

можно использовать дополнительные добавки:

Хлорид кальция и карбонат натрия ускоряют время схватывания цемента. При добавлении в жидкость получается смесь быстрого схватывания, может применяться при температурных показателях до 65 °С. Для расширительных свойств добавляют до 30% гипсоглиноземистого цемента.
Если добавить гипс, существенно сокращается срок затвердевания, в результате камень с повышенной прочностью формируется спустя 3-4 часа после закачки раствора

Чтобы не допустить застывания в самих бурах, добавляются ингибиторы процесса.
Бентонит повышает начальную подвижность раствора, что особенно важно при его закачке.
Составы с включением глины дополнительно улучшают вязкость материала во время его продавливания, что позволяет обеспечить последующее затвердение раствора с повышением пластической прочности.
Цементно-смолистый состав с добавлением пластических веществ, в основном эпоксидных алифатических смол, применяется, если рядом со скважиной расположены водоносные пласты.
Если требуется закачать раствор на глубину более 100 м, добавляют дизтопливо. Цемент полностью инертен к органическим углеводородам, а раствор становится намного более вязким

Прочность приобретается после того, как углеводороды заменятся водой.